DE4224259C2

DE4224259C2 - Vorrichtung und Verfahren zur gemeinsamen Beseitigung von Verunreinigungen aus sowohl flüssigen als auch gasförmigen Fluiden

Info

Publication number: DE4224259C2
Application number: DE19924224259
Authority: DE
Inventors: Gerhard Krueger; Bernd Altenburg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-07-20
Filing date: 1992-07-20
Publication date: 1996-02-01
Anticipated expiration: 2012-07-21
Also published as: ES2123027T3; DE4327526A1; EP0656322B1; ATE169286T1; DE4224259A1; DE4327526C2; DK0656322T3; EP0656322A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gemeinsamen Beseitigung von Verunreinigungen aus sowohl flüssigen als auch gasförmigen Fluiden durch Behandlung mit Ozon in einem Reaktor, sowie ein Verfahren zur gemeinsamen Beseitigung von Verunreinigungen aus sowohl flüssigen als auch gasförmigen Fluiden durch Behandlung mit Ozon mittels dieser Vorrichtung.

Verfahren zur Beseitigung von Verunreinigungen in Grund- und Oberflächenwässern mittels Ozon, wie in der DE-OS 29 20 010 beschrieben, beschränken sich auf die Reinigung von Abwässern mit natürlichen oder aus Pro duktionsprozessen der chemischen Industrie abfallenden Verunreinigungen, wobei die Gewässer durch Absenkbrun nen abgesaugt werden. Ein in der DE-OS 19 60 953 be schriebenes Verfahren zum Kondensieren und Gefrieren von Wasserdampf aus einem Gasgemisch findet in An ordnungen Verwendung, die zum Ausfällen eines bestimm ten Bestandteiles, z. B. Schwefeldioxid, aus einem Gas gemisch dienen, in denen das kalte Restgas zum Wärme austausch mit zugeführtem heißen und nicht aufbereite tem Gas verwendet wird und das Gasgemisch vor Eintreten in den Kondensator relativ frei von Wasser sein soll. Aus der DE-OS 20 25 523 ist bekannt, titrimetrische Messungen zum Überwachen und Regeln von chemischen Be handlungsbädern durchzuführen.

Ein weitverbreitetes Problem ergibt sich bei der indu striellen Fertigung von Innenbeschichtungen für Deckel, beispielsweise von Flaschen und Dosen, bei der toxische und/oder explosive Gase entstehen können, die aus dem jeweiligen Herstellungsverfahren resultieren. So können beispielsweise bei sogen. Twist-off-Deckeln, die eine einen Weichmacher enthaltene Gummierung aufweisen, to xische Gase freigesetzt werden, wenn diese Deckel auf ca. 180°C erhitzt werden, damit die Deckel dicht auf die Dosen oder Flaschen aufgebracht werden können. Könnten diese Gase durch eine Absaugeinrichtung einer Entsorgungseinrichtung zugeführt werden, so wäre ein unproblematischer Umgang bei diesen und ähnlichen Her stellungsverfahren gewährleistet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der mittels Ozon Verunreinigungen gleichzeitig aus gasförmigen und flüssigen Fluiden entfernt werden kön nen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vor richtung, enthaltend eine Absaugkammer für das gasför mige Fluid, der ein Wärmetauscher und diesem der Reak tor nachgeordnet sind, wobei der Wärmetauscher einen Kondensator zur Überführung des gasförmigen Fluids in verschiedene Aggregatzustände und für jeden Aggregatzu stand eine getrennte Zuleitung zum Reaktor enthält, ferner ein Reservoir für das flüssige Fluid, dem eine Pumpe in einer Steigleitung, welche mit einer Unter druckversorgung im Reservoir und über eine Hauptleitung mit dem unteren Bereich des Reservoirs verbunden ist, zugeordnet ist sowie getrennt Absaugleitungen von der Oberfläche und vom Boden des Reservoirs, die sowohl mit dem Reaktor als auch über die Steigleitung wieder mit dem Reservoir verbunden sind, ferner eine den Gasraum über der Flüssigkeitsoberfläche im Reaktor mit der Un terdruckversorgung verbindende Unterdruckleitung, eine im Reaktor angeordnete Steigleitung in der eine Pumpe und eine zweite Unterdruckversorgung, die über eine Ozonleitung mit dem Ozonisator verbunden ist, in stalliert sind, und eine die Ozonmenge steuernde Meß- und Regeleinrichtung.

Über eine Absaugeinrichtung können toxische Gase erfin dungsgemäß als Gasgemisch mit Luft derart angesaugt und in einen Wärmetauscher überführt werden, daß sie in dem Wärmetauscher in verschiedene Aggregatzustände über führbar sind und für jeden Aggregatzustand über ge trennte Zuleitungen zu dem Reaktor geführt werden. Durch diese Maßnahme können sowohl gasförmige als auch flüssige Fluide getrennt einer Ozonbehandlung zugeführt werden, welche durch Messung geeigneter Zustandsgrößen wie Redoxpotential, pH-Wert, Temperatur, Ozongehalt, Reaktionsdauer und anderer kennzeichnender Parameter gesteuert wird. In Abhängigkeit des Verunreinigungsgra des wird nach einem festzulegenden Sollwert die Ver weildauer der verunreinigten Lösung in dem Reaktor, in dem die Ozonbehandlung stattfindet, und der Ozongehalt eingestellt. Es ist vorgesehen, neben der analogen auch eine digitale Steuerung der Ozonabgabe und der Ver weildauer der Fluide in dem Reaktor, einzurichten, wo bei letztlich die gesamte Anlage zukünftig auf digita len Betrieb umgestellt werden soll. Ein weiterer Vor teil der Erfindung liegt darin, daß es durch die gere gelte Ozonabgabe nicht zu Belastungen der Umgebung mit Ozon kommt.

Neben der Absaugeinrichtung von Gasgemischen bietet die Erfindung aber gleichzeitig noch die Möglichkeit, ver unreinigte Flüssigkeiten aus einem Vorratsreservoir anzusaugen und diese ebenfalls einer Ozonbehandlung zuzuführen, wobei der Reaktor, in dem die Ozonbehand lung stattfindet gleichsam das kondensierte Gasgemisch und die verunreinigte Flüssigkeit aufnimmt, wobei diese gleichzeitig als Medium für das Ozon dient, d. h. das Ozon wird, zumindest teilweise, in der Flüssigkeit ge löst.

Weiter besteht die Möglichkeit, daß die gereinigten Fluide zur Beseitigung von Verunreinigungen, welche nicht mit Ozon beseitigt werden können, einer Filteran lage zugeführt werden und/oder einer Anordnung zu führ bar sind, in welcher mit Hilfe von nitrifizierenden Bakterien organische Wasserinhaltsstoffe in Nitrate um gewandelt werden.

Die Erfindung hat sich als ausgesprochen wirkungsvoll und sehr vielseitig anwendbar herausgestellt. So konn ten durch die Ozonbehandlung Öle, Speiseöle, Motoren öle, sowie PVC (Polyvinylchlorid)-Späne aber auch stark basische und saure Lösungen durch die Ozonbehandlung in eine biologisch verträgliche Form gebracht werden, so daß nach einer anschließenden Verweildauer in der nitrifizierenden Anordnung keinerlei nachteilige Wir kung auf das Ökosystem der nitrifizierenden Anordnung festgestellt werden konnte. Insbesondere der oben in der Problemstellung erwähnte Weichmacher wurde auf Zer setzung durch Ozonbehandlung untersucht, wobei sich herausstellte, daß der Weichmacher zu einer nicht-toxi schen Verbindung umgewandelt wird, die innerhalb des Reaktors ausfällt und über die Filteranlage abgefiltert werden kann. Die feste Verbindung kann nachfolgend verkompostiert werden.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfah ren zu schaffen, mit dem Verunreinigungen gleichzeitig aus Flüssig keiten und Gasen entfernt werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren, bei dem das zu reinigende Gas aus der Absaugkammer zuerst im Wärmetauscher kondensiert wird und die dabei erhaltene flüssige (Kondensat) und gasförmige Phase (Restgas) ge trennt in den Reaktor überführt werden, und die zu rei nigende Flüssigkeit aus dem Reservoir in den Reaktor geleitet wird, wobei der für den Transport der Fluide erforderliche Unterdruck über die in Reservoir angeord nete Unterdruckversorgung erzeugt wird, und bei dem Ozon durch einen an der Unterdruckversorgung im Reaktor erzeugt Unterdruck aus dem Ozonisator in den Reaktor angesaugt wird, wobei die zur Ozonbehandlung erforder liche Ozonmenge in Abhängigkeit eines vorher festzule genden, aus reaktionsspezifischen Parametern resultie renden Sollwertes, über eine Meß- und Regelein richtung gesteuert wird.

Weiterhin kann es vorgesehen sein, die gereinigten Fluide zur Beseitigung von Verunreinigungen, welche nicht mit Ozon beseitigt werden können, einer Filteran lage zugeführt werden und/oder einer Anordnung zuführ bar sind, in welcher mit Hilfe von nitrifizierenden Bakterien organische Wasserinhaltsstoffe in Nitrate um gewandelt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich nung dargestellt und werden nachfolgend näher be schrieben. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Anlage zur Beseitigung von Verunreini gungen aus in mindestens einem Sammel behälter bevorrateten Fluiden durch Be handlung mit Ozon;

Fig. 2 den schematischen Seitenquerschnitt des Wärmetauschers, der eine Baueinheit der oben genannten Anlage bildet.

In Fig. 1 strömen aus einer Absaugkammer 11 gasförmige Fluide 12, beispielsweise ein Gasgemisch das aus einer beliebigen Verbrennungsreaktion resultieren kann, in den Wärmetauscher 13. Das Gasgemisch 12 läßt sich ent weder als Druckluft in den Wärmetauscher 13 einführen oder durch Unterdruck ansaugen. In dem Wärmetauscher 13 kondensiert das Gasgemisch 12 und wird über zwei ge trennte Abläufe, eine Kondensatleitung 18 und eine Restgasleitung 17, die das nicht kondensierte Restgas gemisch abführt, in den Reaktor 14 geführt.

Der für den Transport der Fluide 12 notwendige Unter druck resultiert aus der an der Steigleitung 20 in dem Reservoir 16 angeordneten Venturidüse 23. Durch eine Pumpe 19 mit regelbarer Pumpenleistung in der Steiglei tung 20 wird aus dem Reservoir 16 Fluid 12a - in diesem Fall eine Flüssigkeit - durch die Hauptleitung 21 über die Steigleitung 20 in das Reservoir 16 umgepumpt, wo bei aber auch über die Absaugleitungen 24 und 25 Flüssigkeit von der Oberfläche oder vom Boden des Re servoirs 16 abgesaugt werden kann, oder aber auch der Inhalt des Reaktors 14 wieder dem Reservoir 16 zuge führt werden kann. Durch die Ventile 22 und 26 können die Rohrleitungen 21, 24, 25 und 39 entsprechend der Aufgabe geöffnet bzw. verschlossen werden, wodurch der Austausch der Fluide innerhalb der vorliegenden Erfin dung gewährleistet ist.

An eine erste Unterdruckversorgung, nämlich eine Ventu ridüse 23, ist eine Unterdruckleitung 33 ange schlossen, die den Gasraum 34 über der Flüs sigkeitsoberfläche im Reaktor 14 evakuiert.

Im Reaktor 14, in dem die Ozonbehandlung stattfindet, ist in der kleinen Steigleitung 31 eine kleine Pumpe 32 installiert, die die in dem Reaktor befindlichen Fluide 12b in den oberen Bereich des Reaktors 14 befördert bzw. umpumpt.

In der Steigleitung 31 ist eine weitere Unterdruckver sorgung in Form einer Venturidüse 30 angeordnet, die Ozon 27 aus einem oder mehreren Ozonisatoren 28 über die Ozonleitung 29 in den Reaktor 14 ansaugt und mit den Fluiden 12b in Kontakt bringt. Durch die Unterdruckleitung 33 wird der Gasraum 34 eva kuiert und überschüssige Gase, vornehmlich Ozon/Luft- Gemische, dem Reservoir 16 zugeführt.

Der Ozongehalt und die Verweildauer der Fluide 12b in dem Reaktor 14 werden einerseits mittels mindestens ei ner Elektrode 36 in dem Reaktor 14 an der Meß- und Re geleinrichtung 37 gesteuert, zum anderen befindet sich ein Druckmeßgerät 35 in der Unterdruckleitung 33, welches ebenfalls mit der Meß- und Regeleinrichtung 37 verbunden ist.

Über einen Dreiwegehahn 38 in der Steigleitung 20 kön nen die gereinigten Fluide 12c über eine Zubringerlei tung 39 einer Filteranlage 40 und/oder einer nitrifizierenden Anordnung 41 zugeführt werden.

In der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung strömt über einen Ansaugstutzen 46 das Fluid, z. B. ein Gasgemisch, das aus der Absaugkammer 11 herangeführt wird, in den mit einem Wärmetauscherverschluß 50 isolierten Wärme tauscher 13. Innerhalb des Wärmetauschers 13 gelangt das erwärmte Fluid durch eine Kühlschleuse 47 in den Kondensator 48, von wo aus es als Kondensat über die Kondensatleitung 18 und als nicht kondensiertes Rest gasgemisch über die Restgasleitung 17 getrennt abge führt werden.

Bezugszeichenliste

11 Absaugkammer
12, 12a, 12b, 12c Fluide
13 Wärmetauscher
14 Reaktor
15 Pumpengehäuse
16 Reservoir (Sammelbehälter)
17 Restgasleitung
18 Kondensatleitung
19 Pumpe
20 Steigleitung
21 Hauptleitung
22 Hauptventil
23 Unterdruckversorgung (Venturidüse)
24 Absaugleitung-Oberfläche
25 Absaugleitung-Boden
26 Nebenventile
27 Ozon
28 Ozonisator
29 Ozonleitung
30 zweite Unterdruckversorgung (Venturidüse)
31 kleine Steigleitung
32 kleine Pumpe
33 Unterdruckleitung
34 Gasraum
35 Druckmeßgerät
36 Meßelektrode
37 Meß- und Regeleinrichtung
38 Dreiwegehahn
39 Zubringerleitung
40 Filteranlage
41 nitrifizierende Anordnung
45 Auffangbecken
46 Ansaugstutzen
47 Kühlschleuse
48 Kondensator
49 Kühlmaschine
50 isolierter Wärmetauscherverschluß

Claims

1. Vorrichtung zur gemeinsamen Beseitigung von Verun reinigungen aus sowohl flüssigen als auch gasförmi gen Fluiden durch Behandlung mit Ozon in einem Re aktor, enthaltend

- eine Absaugkammer (11) für das gasförmige Fluid, der ein Wärmetauscher (13) und diesem der Reaktor (14) nachgeordnet sind, wobei der Wärmetauscher (13) einen Kondensator (48) zur Überführung des gasför migen Fluids in verschiedene Aggregatzustände und für jeden Aggregatzustand eine getrennte Zuleitung (17, 18) zum Reaktor enthält,
- ein Reservoir (16) für das flüssige Fluid, dem eine Pumpe (19) in einer Steigleitung (20), welche mit einer Unterdruckversorgung (23) im Reservoir und über eine Hauptleitung (21) mit dem unteren Bereich des Reservoirs verbunden ist, zugeordnet ist sowie getrennt Absaugleitungen von der Oberfläche (24) und vom Boden (25) des Reservoirs, die sowohl mit dem Reaktor als auch über die Steigleitung (20) wieder mit dem Reservoir verbunden sind,
- eine den Gasraum (34) über der Flüssigkeitsoberflä che im Reaktor mit der Unterdruckversorgung (23) verbindende Unterdruckleitung (33),
- eine im Reaktor angeordnete Steigleitung (31) in der eine Pumpe (32) und eine zweite Unterdruckversor gung (30), die über eine Ozonleitung mit dem Ozoni sator (28) verbunden ist, installiert sind,
- und eine die Ozonmenge steuernde Meß- und Regelein richtung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Unterdruckversorgungen (23, 30) Ventu ridüsen sind.

3. Verfahren zur gemeinsamen Beseitigung von Verunrei nigungen aus sowohl flüssigen als auch gasförmigen Fluiden durch Behandlung mit Ozon mittels einer Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem das zu reini gende Gas aus der Absaugkammer zuerst im Wärmetau scher kondensiert wird und die dabei erhaltene flüssige (Kondensat) und gasförmige Phase (Restgas) getrennt in den Reaktor überführt werden, und die zu reinigende Flüssigkeit aus dem Reservoir in den Reaktor geleitet wird, wobei der für den Transport der Fluide erforderliche Unterdruck über die in Re servoir angeordnete Unterdruckversorgung erzeugt wird, und bei dem Ozon durch einen an der Unter druckversorgung im Reaktor erzeugt Unterdruck aus dem Ozonisator in den Reaktor angesaugt wird, wobei die zur Ozonbehandlung erforderliche Ozonmenge in Abhängigkeit eines vorher festzulegenden, aus reak tionsspezifischen Parametern resultierenden Soll wertes, über eine Meß- und Regeleinrichtung gesteuert wird.